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Die Erfindung betrifft eine Befeuerungsleuchte zur Befeuerung einer Windenergieanlage, insbesondere eines Turms einer Windenergieanlage, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Befeuerungsleuchten sind überall dort anwendbar, wo Türme, insbesondere von Windenergieanlagen, befeuert werden müssen, um beispielsweise Flugzeuge auf ein Hindernis hinzuweisen.
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Herkömmliche Befeuerungsleuchten sind beispielsweise an einer Außenwandung eines Turms einer Windenergieanlage befestigt und können über eine Verkabelung angesteuert und mit Strom versorgt werden, so dass ein oder mehrere Leuchtmittel der Befeuerungsleuchte, z. B. LEDs, angesteuert werden können. Die Leuchtmittel sind dabei in der Befeuerungsleuchte im Allgemeinen mit einer Optik angeordnet, so dass sie Licht in bestimmten Wellenlängenbereichen abstrahlen, im Allgemeinen entsprechend gesetzlichen Bestimmungen unter bestimmten Abstrahlwinkeln.
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Eine Befeuerungsleuchte ist in der
DE 20 2006 020 571 U1 beschrieben. Darin ist eine stabförmige Befeuerungsleuchte vorgesehen, an deren einem Ende ein Leuchtenkopf mit Leuchtmitteln und an dessen anderem Ende Leuchtmittelanschlüsse angeordnet sind, wobei die Leuchtmittelanschlüsse mit den Leuchtmitteln elektrisch verbunden sind. Die stabförmige Befeuerungsleuchte kann dabei von innen derartig durch eine Bohrung in der Außenwandung des Turmes gesteckt werden, dass sich die Leuchtmittelanschlüsse im Inneren des Turms und die Leuchtmittel außerhalb des Turms befinden. Dadurch kann von den Leuchtmitteln emittierte optische Strahlung in die Umgebung des Turmes abgestrahlt und die Leuchtmittel dabei vom Inneren des Turms über die Leuchtmittelanschlüsse angesteuert werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Befeuerungsleuchte so weiterzuentwickeln, dass ein sicherer Betrieb und ein zuverlässiges Abstrahlen der emittierten optischen Strahlung gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Befeuerungsleuchte gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, eine Befeuerungsleuchte bereitzustellen, die eine transparente Abdeckung und ein oder mehrere Leuchtmittel, die optische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich, z. B. in einem roten Wellenlängenbereich, emittieren, aufweist, wobei die Abdeckung die Leuchtmittel so umgibt, dass zwischen den Leuchtmitteln und der Abdeckung ein Zwischenraum ausgebildet ist, der von einem Außenraum außerhalb der Befeuerungsleuchte abgegrenzt ist. Erfindungsgemäß ist der Zwischenraum mit einem Luftstrom beheizbar.
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Als Leuchtmittel wird dabei beispielsweise eine als Halbleiterbauelement ausgeführte LED oder ein Lichtwellenleiter, der optische Strahlung überträgt und in den Zwischenraum einleitet, verstanden. Die Abdeckung ist beispielsweise aus einem transparenten Kunststoffglas, z. B. Acrylglas, insbesondere PMMA, oder einem Glas gefertigt, wobei unter transparent zu verstehen ist, dass die Abdeckung insbesondere die von den Leuchtmitteln emittierte optische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich, z. B. im roten Wellenlängenbereich, im Wesentlichen vollständig transmittiert, so dass die zumindest teilweise in einem Strahlengang der Leuchtmittel liegende Abdeckung für das emittierte Licht durchlässig ist.
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Durch das Beheizen des Zwischenraums mit dem Luftstrom kann bereits der Vorteil erreicht werden, dass einem Entstehen einer Eisschicht auf der Abdeckung bei kalten Temperaturen im Außenraum entgegengewirkt werden kann. Denn durch ein Beheizen des Zwischenraums wird auch die Abdeckung erwärmt, wodurch auch das Eis auf der Abdeckung zum Schmelzen gebracht wird. Somit kann verhindert werden, dass im Strahlengang der Leuchtmittel befindliches Eis auf der Abdeckung die optische Strahlung teilweise absorbiert und somit im Außenraum nicht mehr von der Ferne wahrgenommen werden kann. Zudem können die in dem Zwischenraum angeordneten elektronischen Bauteile, bei denen die Funktionsfähigkeit bei kalten Temperaturen eingeschränkt sein kann, geschützt werden. Somit kann der Betrieb der Befeuerungsleuchte auch in Umgebungen mit kalten Außentemperaturen gewährleistet werden.
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Zum Beheizen des Zwischenraums mit dem Luftstrom sind vorzugsweise in einem an den Zwischenraum angrenzenden Innenraum ein zusätzliches Heizelement sowie ein Luftstromerzeuger vorgesehen. Das zusätzliche Heizelement ist dabei neben der LED, die ebenfalls zu einem geringfügigen Heizen des Zwischenraums beiträgt, vorhanden. Der Innenraum und der Zwischenraum sind zum Übertragen des Luftstroms über mehrere Kanäle miteinander verbunden. Der Innenraum ist ebenso wie der Zwischenraum weiterhin vom Außenraum abgegrenzt, z. B. durch eine Dichtung, insbesondere eine Flüssigkeitsdichtung, so dass keine Luft von außen nach innen gelangen kann. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Umgebungsluft in der Befeuerungsleuchte von äußeren Bedingungen, wie z. B. der Luftfeuchtigkeit oder der Temperatur im Außenraum, nahezu unbeeinflusst bleibt.
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Als Luftstromerzeuger ist ein mechanisches System vorgesehen, das aktiv im Innenraum befindliche Umgebungsluft an einer Ansaugseite ansaugt und als Luftstrom auf einer Druckseite wieder ausgibt, d. h. eine lediglich passive, z. B. durch Konvektion verursachte Übertragung von Bewegungsenergie auf die Umgebungsluft, ist nicht vorgesehen. So kann z. B. ein Lüfter mit Lüfterschaufeln oder ein piezoelektrisch arbeitender Luftstromerzeuger vorgesehen sein, um aus der Umgebungsluft aktiv einen Luftstrom zu erzeugen. Dabei kann vorteilhafterweise durch eine entsprechende Ansteuerung des Luftstromerzeugers eine Stärke bzw. Strömungs-Geschwindigkeit des Luftstroms eingestellt werden.
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Zum Erwärmen des Luftstroms ist der Luftstromerzeuger mit seiner Druckseite, aus der der erzeugte Luftstrom hinausgeblasen wird, in Richtung des Heizelementes ausgerichtet, so dass der von dem Luftstromerzeuger kommende Luftstrom in Richtung des Heizelementes geleitet wird. Unterstützend kann das Heizelement zusätzlich auch auf der Ansaugseite des Luftstromerzeugers angeordnet sein, so dass bereits die angesaugte Umgebungsluft erwärmt ist. Um die zurückgelegte Strecke zwischen Luftstromerzeuger und Heizelement gering zu halten, grenzen beide Elemente vorzugsweise direkt aneinander an. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass der erzeugte Luftstrom dazwischen nicht abgelenkt und somit in seiner Strömungs-Geschwindigkeit beeinflusst wird oder ungewollte Verwirbelungen, die zu einem fehlerhaften Luftstrom führen, entstehen.
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Das Heizelement weist dabei insbesondere eine Wärmequelle, z. B. einen Leistungswiderstand auf, die beispielsweise durch Anlegen einer Spannung auf ein höheres Temperaturniveau angehoben werden können. Mit der Wärmequelle ist vorzugsweise ein wärmeleitfähiger Übertragungsköper verbunden, der von der Wärmequelle erzeugte Wärmeenergie aufnehmen und weiterleiten kann. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erzeugte Wärmeenergie auf eine größere Fläche übertragen werden kann, ohne dass die Wärmequelle dabei in ihrer Größe verändert wird. D. h. es kann eine herkömmliche Wärmequelle mit einem entsprechend der Anwendung angepassten Übertragungskörper verwendet werden. Dadurch kann vorteilhafterweise ein flexibler Aufbau erreicht werden.
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Vorzugsweise ist der Übertragungskörper dabei aus Aluminium gefertigt und weist in seinem Inneren mehrere, z. B. zehn, parallel verlaufende Bohrungen auf, in die der von dem Lufterzeuger erzeugte Luftstrom eingeleitet wird, wobei die Bohrungen mit ihren Öffnungen vorteilhafterweise direkt an der Druckseite des Lufterzeugers anliegen, um den Luftstrom direkt übertragen zu können. Durch die Bohrungen wird die Oberfläche zum Übertragen der Wärmeenergie auf den Luftstrom vergrößert und der Luftstrom gleichzeitig in eine bestimmte Richtung geleitet.
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Auf der der Druckseite gegenüberliegenden Seite des Heizelementes münden die Bohrungen in einen Hauptkanal, d. h. der durch die Bohrungen verlaufende Luftstrom wird anschließend in den Hauptkanal geleitet, der sich vorzugsweise in mehrere unterschiedlich angewinkelte Kanäle aufspaltet. Die Kanäle sind wiederum mit dem Zwischenraum zwischen der oder den Leuchtmitteln und der Abdeckung verbunden, so dass sich der erwärmte Luftstrom im Zwischenraum ausbreiten kann. Durch die Anwinkelung der Kanäle kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass sich der Luftstrom im Zwischenraum gleichmäßig und in alle Richtungen verteilt, so dass der gesamte Zwischenraum nahezu gleichmäßig beheizt wird.
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Zusätzlich sind zwischen dem Zwischenraum und dem Innenraum weitere Seitenkanäle vorgesehen, die die beiden Räume miteinander verbinden, so dass der Luftstrom aus dem Zwischenraum wieder zurück in den Innenraum gelangen kann; somit kann ein ständig zirkulierender Luftstrom erzeugt werden. Der erwärmte Luftstrom gibt dabei seine Wärmeenergie insbesondere in dem Zwischenraum an diesen ab, so dass dieser aufgeheizt wird und gelangt dann mit einer kälteren Temperatur über die Seitenkanäle wieder in den Innenraum, wo er erneut durch das Heizelement aufgeheizt und durch den Luftstromerzeuger in Richtung Zwischenraum bewegt wird.
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Die erfindungsgemäße Befeuerungsleuchte kann insbesondere als eine Stableuchte mit dem Leuchtenkopf, einem Grundkörper und einem Sockel ausgeführt sein, wobei der Grundkörper den Leuchtenkopf und den Sockel miteinander verbindet. Die Stableuchte kann dabei derartig durch eine Öffnung in einer Wandung eines Turms einer Windenergieanlage eingesteckt werden, dass der Sockel innerhalb des Turms und der Leuchtenkopf außerhalb des Turms angeordnet ist. Die laterale Ausdehnung des Sockels ist dabei größer als die laterale Ausdehnung des Grundkörpers, so dass die Stableuchte lediglich von innen durch die Öffnung im Turm gesteckt werden kann und dabei ein Herausfallen nach außen verhindert wird. Im Sockel sind dabei beispielsweise eine Steuerelektronik und eine Schnittstelle zum elektrischen Ansteuern vorgesehen. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass die Leuchtmittel, das Heizelement sowie der Lufterzeuger im Leuchtenkopf vom Inneren des Turms angesteuert werden können, wobei von der Steuerelektronik z. B. Leitungen zu jedem anzusteuernden Element verlaufen, so dass eine separate Ansteuerung jedes Elementes ermöglicht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgendend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Befeuerungsleuchte,
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2 eine Schnittansicht der Befeuerungsleuchte gemäß 1,
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3 einen Leuchtenkopf der Befeuerungsleuchte gemäß 1 in einer Schnittansicht,
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4 der Leuchtenkopf der Befeuerungsleuchte gemäß 1 in einer Schnittansicht von oben, und
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5 eine perspektivische Schnittansicht des Leuchtenkopfes der Befeuerungsleuchte gemäß 1.
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Eine in 1 gezeigte Befeuerungsleuchte 1 ist herkömmlicherweise an einem Turm einer Windenergieanlage angeordnet und dient insbesondere als Hindernisleuchte oder Hinweisleuchte z. B. für Flugzeuge. Die Befeuerungsleuchte 1 weist gemäß dieser Ausführungsform einen holzylindrischen Grundkörper 2 auf, an dessen einer Seite ein Leuchtenkopf 3 angeordnet ist. An der dem Leuchtenkopf 3 gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 2 ist ein Sockel 4 angeordnet, in dem der Grundkörper 2 aufgenommen ist und der gemäß 2 insbesondere eine Schnittstelle 5 zur Stromversorgung der Befeuerungsleuchte 1 und eine Steuerelektronik 5.1 mit mehreren Platinen zur Ansteuerung aufweist. Derartige Befeuerungsleuchten 1 werden herkömmlicherweise von innen in eine Ausnehmung in einer Wandung des Turms der Windenergieanlage gesteckt, so dass die Befeuerungsleuchte 1 von innerhalb des Turms angesteuert und über in dem Leuchtenkopf 3 angeordnete LEDs 12 optische Strahlung 6 wahrnehmbar nach außen abgegeben werden kann.
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Gemäß der Schnittansicht der 2 ist der Leuchtenkopf 3 auf den Grundkörper 2 aufgesteckt, wobei am Übergang zwischen dem Leuchtenkopf 3 und dem Grundkörper 2 eine Dichtung 7, z. B. eine Flüssigkeitsdichtung, vorgesehen ist, die verhindert, dass Luft von einem Außenraum 8 außerhalb der Befeuerungsleuchte 1 in einen Innenraum 9 in dem Grundkörper 2 gelangt. Dazu kann auch vorgesehen sein, den Sockel 4 entsprechend abzudichten, so dass auch darüber keine Luft in den Grundkörper 3 von außen eindringen kann.
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Der Leuchtenkopf 3 weist in seinem vorderen Bereich einen Leuchtenkörper 3.1 mit zwei zur Seite hin angewinkelten Auflageflächen 10 auf, auf denen jeweils ein Schaltungsträger 11 angeordnet ist. Auf den Schaltungsträgern 11 ist jeweils eine LED (Light-Emitting Diode) 12 oder ein anderes Leuchtmittel angeordnet, die mit dem Schaltungsträger 11 elektrisch verbunden und von diesem angesteuert und mit Energie versorgt werden. Die Anwinkelung der Auflageflächen 10 dient dabei insbesondere der Ausrichtung des Strahlengangs der LEDs. Im Strahlengang der LEDs 12 ist weiterhin eine Optik 20, z. B. mehrere Linsen oder eine Fresnel-Optik, angeordnet, die dafür sorgt, dass die von der LED 12 emittierte optische Strahlung 6 gerichtet und fokussiert in den Außenraum 8 gelangt. Die Optik 20 kann aus einem Acrylglas bzw. transparenten Kunststoff, z. B. PMMA, gebildet sein.
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Zwischen der LED 12 und dem Außenraum 8 ist weiterhin eine transparente Abdeckung 18 vorgesehen, die den Leuchtenkörper 3.1 derartig umgibt, dass sich zwischen der Abdeckung 18 und dem Leuchtenkörper 3.1 umlaufend ein vom Außenraum 8 abgedichteter Zwischenraum 19 ausbildet. Als transparente Abdeckung 18 wird dabei eine Abdeckung verstanden, die die von der LED 12 emittierte optische Strahlung 6 im Wesentlichen vollständig transmittiert, z. B. ein durchsichtiger Kunststoff, insbesondere ein Acrylglas, z. B. PMMA, oder Glas. Weiterhin ist die Abdeckung 18 wetterbeständig ausgeführt, d. h. insbesondere wird die Abdeckung 18 bei Temperaturen zwi–schen z. B. 50° und 50° und bei Sonneneinstrahlung (UV-Strahlung) in ihrer Zusammensetzung nicht signifikant beeinflusst.
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Die beiden angewinkelten Auflageflächen 10 verbindend, weist der Leuchtenkörper 3.1 in seinem vorderen Bereich weiterhin einen leicht angewinkelten Austrittsbereich 14 mit drei Öffnungen 15 auf. Die drei Öffnungen 15 münden im Inneren des Leuchtenkörpers 3.1 in ein Luftleitsystem 16, das drei Kanäle 16.1, 16.2, 16.3 und einen Hauptkanal 16.4 aufweist. Die drei Kanäle 16.1, 16.2, 16.3 laufen dabei in dem Hauptkanal 16.4 zusammen und der Hauptkanal 16.4 mündet anschließend auf der den Öffnungen 15 gegenüberliegenden Seite des Leuchtenkörpers 3.1 durch eine weitere Öffnung 17 in den Innenraum 9. Somit wird eine Verbindung von der einen Seite des Leuchtenkörpers 3.1 zur anderen Seite geschaffen, so dass der Zwischenraum 19 mit dem Innenraum 9 verbunden ist. Weiterhin sind im Leuchtenkörper 3.1 Seitenkanäle 21 vorgesehen, die den Zwischenraum 19 mit dem Innenraum 9 zusätzlich über einen anderen Weg verbinden.
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Im Innenraum 9 schließt sich an den Leuchtenkörper 3.1 ein Heizelement 22 an. Das Heizelement 22 weist dabei eine Wärmequelle 23 und einen wärmeleitfähigen Übertragungskörper 24 auf, wobei die Wärmequelle 23 direkt an dem Übertragungskörper 24 anliegt und auf diesem befestigt, z. B. verschraubt und/oder verklebt, ist, so dass von der Wärmequelle 23 erzeugte Wärmeenergie W auf den Übertragungskörper 24 übergehen kann. Als Wärmequelle 23 wird dabei z. B. ein Leistungswiderstand, z. B. mit einer Leistung von 50 W, verstanden. Der Übertragungskörper 24 ist dabei aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt, beispielsweise aus Aluminium, um die erzeugte Wärmeenergie W möglichst effizient aufnehmen und weiterleiten zu können.
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Im Übertragungskörper 24 sind mehrere parallel zueinander ausgerichtete Bohrungen 25 angeordnet, die durch den Übertragungskörpers 24 verlaufen. Gemäß der Detailansichten der 3 bis 5 sind dabei auf zwei übereinanderliegenden Ebenen jeweils fünf parallel zueinander verlaufende Bohrungen 25 vorgesehen, so dass insgesamt zehn Bohrungen 25 vorgesehen sind. Auf der dem Leuchtenkörper 3.1 zugewandten Seite des Übertragungskörpers 24 münden die Bohrungen 25 in einen Luftraum 26, der direkt im Bereich der Öffnung 17 an dem Hauptkanal 16.4 anliegt. Auf der dem Luftraum 26 gegenüberliegenden Seite des Übertragungskörpers 24 sind weitere Öffnungen 27 angeordnet, über die die Bohrungen 25 nach außen abschließen.
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An den Öffnungen 27 liegt ein Luftstromerzeuger 28 an, der an seiner Ansaugseite 28.1 Umgebungsluft 29 aus dem Innenraum 9 aktiv ansaugt und auf seiner Druckseite 28.2 in eine bestimmte Richtung zwingt und somit einen Luftstrom 30 erzeugt. Als mechanischer Luftstromerzeuger 28 kann beispielsweise ein Lüfter mit sich drehenden Lüfterschaufeln oder ein piezoelektrisch arbeitender Lüfter verstanden werden. Der Luftstromerzeuger 28 ist somit keine Einrichtung, die aus der Umgebungsluft 29 durch z. B. Konvektion passiv einen Luftstrom 30 erzeugt. In dieser Ausführungsform saugt der Luftstromerzeuger 28 die Umgebungsluft 29 insbesondere von oben an und erzeugt einen nach links, d. h. in Richtung der Bohrungen 25 des Übertragungskörpers 24, verlaufenden Luftstrom 30, der insbesondere in 3 durch die Pfeile angedeutet ist. Dieser gelangt somit durch die Bohrungen 25, den Luftraum 26, den Hauptkanal 16.4 und die Kanäle 16.1, 16.2, 16.3 in den Zwischenraum 19, wo er sich verteilen kann und aus den Seitenkanälen 21 wieder in den Innenraum 9 mit dem Luftstromerzeuger 28 gelangt. Die Kanäle 16.1, 16.2, 16.3 sind dabei unterschiedlich angewinkelt, so dass der Luftstrom 30 gleichmäßig in unterschiedliche Richtungen in den Zwischenraum 19 geleitet werden kann.
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Dadurch wird ein ständig zirkulierender Luftstrom 30 erzeugt, wobei eine Temperatur des Luftstroms 30 beim Durchlaufen der Bohrungen 25 eingestellt werden kann. Somit wird beispielsweise beim Erwärmen der Wärmequelle 23 das Temperaturniveau des Übertragungskörpers 24 angehoben und die erzeugte Wärmeenergie W über die Bohrungen 25 auf den Luftstrom 30 übertragen, so dass dieser auf eine höhere Temperatur T gebracht wird als die Temperatur T der Umgebungsluft 29 in dem Innenraum 9. Dadurch kann z. B. im Winter der Zwischenraum 19 so beheizt werden, dass auf der Abdeckung 18 gebildetes Eis getaut und somit entfernt werden kann. Da mehrere, parallel verlaufende Bohrungen 25, z. B. zehn Stück, vorgesehen sind, wird die Oberfläche zum Übertragen von Wärmeenergie W auf den Luftstrom 30 effektiv vergrößert, so dass die Wärme effizienter und schneller auf den Luftstrom 30 übertragen werden kann.
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Zusätzlich kann der Luftstromerzeuger 28 mit seiner Ansaugseite 28.1 an dem Übertragungskörper 24 anliegen, wie insbesondere in 3 gezeigt, wobei der Übertragungskörper 24 einen oberflächenvergrößernden Bereich 24.1 mit Wölbungen aufweist, so dass zum einen die Umgebungsluft zwischen den Übertragungskörper 24 und den Luftstromerzeuger 28 gelangen und zum anderen die Wärme effizienter und schneller auf die angesaugte Umgebungsluft 29 übertragen werden kann.
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Gesteuert werden der Luftstromerzeuger 28 und die Wärmequelle 23 jeweils eigeständig über die Steuerelektronik 5.1 im Sockel 4 der Befeuerungsleuchte 1. Dazu ist eine Verkabelung vorgesehen, die durch den hohlzylindrischen Grundkörper 2 der Befeuerungsleuchte 1 bis zur Steuerelektronik 5.1 verläuft. Darüber können der Luftstromerzeuger 28 und die Wärmequelle 23 auch mit Strom versorgt werden.
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Mit der Steuerelektronik 5.1 sind neben den LEDs 12 auch weitere Überwachungskomponenten, wie z. B. ein Temperatursensor 31 und ein Helligkeitssensor 32, verbunden, über die festgestellt werden kann, ob eine Heizung des Zwischenraums 19 notwendig ist oder nicht. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob bei gefrierenden Temperaturen T und bei Tag der Helligkeitssensor 32 ein nur sehr schwaches Signal empfängt, was auf eine vereiste Abdeckung 18 hinweist. Die Steuerelektronik 5.1 kann in diesem Fall das Beheizen des Zwischenraums 19 veranlassen, indem es die Wärmequelle 23 und den Luftstromerzeuger 28 entsprechend ansteuert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006020571 U1 [0004]
